Reconciling the No Decoupling Approach and the Inbetweenness Approach to Constitutive Relevance Relation

Dans les sciences biologiques, le moyen le plus puissant d'expliquer comment une chose fonctionne est de décrire la machine qui se cache derrière elle. Les scientifiques ne se contentent pas de dire qu'un oiseau vole ; ils expliquent le vol en décrivant le cœur qui bat, les muscles qui se contractent et les nerfs qui s'activent pour le rendre possible. C'est ce que l'on appelle une explication mécaniste. Mais pour que cette explication soit vraie, chaque partie mentionnée doit réellement appartenir à la machine. Si un chercheur désigne une feuille quelconque sur un arbre et affirme qu'elle fait partie du mécanisme de vol de l'oiseau, l'explication échoue. Les philosophes des sciences luttent depuis longtemps pour définir exactement ce qui rend une partie « pertinente » pour l'ensemble. Ils se demandent : comment savoir avec certitude qu'un composant spécifique est une pièce nécessaire du puzzle, plutôt que quelque chose qui se trouve simplement à proximité ?

Pendant des années, deux écoles de pensée différentes ont débattu de la meilleure façon de trouver ces parties. Un groupe pense qu'il faut considérer le phénomène entier comme un événement unique et indivisible et voir si le changement d'une partie modifie l'ensemble. L'autre groupe soutient qu'il faut considérer le phénomène comme une chaîne d'événements, commençant par un déclencheur et se terminant par un résultat, et chercher les parties qui se situent au milieu de cette chaîne. Ces deux visions ont été traitées comme des rivales, les scientifiques et les philosophes débattant de celle qui détient la bonne réponse. Cependant, une nouvelle analyse suggère que ce débat repose sur un malentendu. Les deux approches ne se disputent pas la vérité ; elles sont simplement des outils différents conçus pour différents moments du voyage de la découverte.

L'article, écrit par Yichu Fan de l'Université d'Édimbourg, propose que ces deux méthodes sont en réalité compatibles et complémentaires. L'auteur soutient que le désaccord provient de la manière dont les scientifiques choisissent de décrire le phénomène qu'ils étudient. Parfois, un scientifique observe un rythme biologique complexe, comme le cycle veille-sommeil quotidien d'une drosophile, et traite l'ensemble du cycle comme un seul grand événement. Dans cette perspective, le phénomène est représenté par une variable unique. Lorsque les chercheurs utilisent cette image de la « variable unique », la méthode qui fonctionne le mieux est l'approche du « non-découplage ». Cette méthode vérifie si une partie spécifique est si étroitement liée à l'ensemble qu'on ne peut pas changer la partie sans changer l'ensemble. Si le lien est incassable, cette partie est un composant authentique du mécanisme.

À d'autres moments, ce même scientifique peut zoomer sur une étape spécifique au sein de ce cycle, telle que la manière dont une protéine empêche une autre de fonctionner. Ici, le phénomène n'est plus perçu comme un bloc unique, mais comme un processus doté d'un début clair et d'une fin claire. Le chercheur voit une entrée, une chaîne d'événements et une sortie. Lorsque le phénomène est vu ainsi, comme une « chaîne de nœuds », l'approche de l'« entre-deux » devient l'outil le plus utile. Cette méthode recherche les parties qui se situent causalement entre le début et la fin. Si un composant est identifié comme le pont qui relie l'entrée à la sortie, il est confirmé comme une partie pertinente du mécanisme.

Fan démontre que ces deux approches ne se contredisent pas ; elles appliquent simplement des regards différents à la même réalité. Si un chercheur passe de la vision d'un phénomène comme un événement unique à celle d'une chaîne, il ne change pas les faits de la biologie, seulement la lentille à travers laquelle il l'examine. L'article montre que lorsque les deux méthodes sont appliquées correctement au même système biologique, elles pointent toujours vers les mêmes composants. Elles s'accordent sur ce qui est essentiel, même si elles utilisent une logique différente pour y parvenir.

Pour le prouver, l'auteur se tourne vers l'histoire réelle de la découverte par les scientifiques du mécanisme de l'horloge circadienne chez la drosophile. Cette horloge est le minuteur interne qui indique à la mouche quand être active et quand se reposer, un rythme qui se répète environ toutes les vingt-quatre heures. La découverte du fonctionnement de cette horloge ne s'est pas faite en une seule fois ; elle s'est déroulée en deux phases distinctes, chacune nécessitant un outil conceptuel différent.

La première phase était l'étape de la « localisation ». Aux premiers jours de cette recherche, les scientifiques savaient que les mouches possédaient une horloge interne, mais ils ne savaient pas où elle se trouvait ni de quoi elle était faite. Ils traitaient l'ensemble du rythme quotidien de la mouche comme un phénomène unique et mystérieux. Ils ne pouvaient pas facilement désigner un « début » ou une « fin » spécifiques au rythme car il s'agissait d'une boucle continue et auto-entretenue. Dans ce contexte, l'approche du « non-découplage » était le guide parfait. Les chercheurs manipulaient une partie spécifique de la mouche, comme une glande ou un gène, et observaient si le rythme quotidien s'arrêtait ou changeait. Si le rythme restait inchangé, cette partie n'était pas essentielle. Si le rythme se brisait, la partie était un candidat pour être un composant central. Cette méthode a aidé les scientifiques à restreindre la recherche jusqu'à ce qu'ils trouvent le gène period, un morceau spécifique d'ADN qui est essentiel à l'existence du rythme. À ce stade, le phénomène était trop vaste pour être perçu comme une chaîne, donc l'approche de la variable unique était le seul moyen de trouver la source.

Une fois le gène period trouvé, la recherche est entrée dans la seconde phase : l'étape de l'« enrichissement ». Les scientifiques savaient désormais qu'ils avaient une partie de la machine, mais ils ne savaient pas comment elle fonctionnait. Ils devaient combler les lacunes du mécanisme. Ils ont commencé à examiner les interactions spécifiques entre les protéines produites par le gène. Ici, le phénomène a changé. Au lieu de regarder la journée entière, ils ont regardé une interaction spécifique : comment la protéine produite par le gène period empêche le gène de produire davantage de lui-même. Cette interaction avait un début clair (la production de la protéine) et une fin claire (l'arrêt de l'activité du gène). Puisqu'il y avait un début et une fin clairs, l'approche de l'« entre-deux » est devenue l'outil idéal. Les chercheurs pouvaient désormais demander : que se trouve entre la protéine et le gène ? Ils ont testé d'autres protéines, comme TIM et dCLOCK, pour voir si elles agissaient comme des ponts dans cette chaîne. En confirmant que ces protéines se situaient causalement entre le début et la fin de l'interaction, les scientifiques ont pu cartographier l'intégralité de la boucle de rétroaction qui régit l'horloge.

L'article conclut que l'histoire de cette découverte montre que les deux approches ne sont pas des rivales se disputant le titre de « la vérité ». Au contraire, elles constituent une boîte à outils. Lorsqu'un scientifique cherche à localiser un mécanisme dans un système complexe, l'approche du « non-découplage » est le bon outil. Lorsqu'un scientifique a trouvé la localisation et doit comprendre les connexions internes, l'approche de l'« entre-deux » prend le relais. L'auteur suggère que ce schéma s'applique probablement à de nombreux autres domaines de la biologie, pas seulement à l'horloge de la drosophile. En acceptant que différentes étapes de la découverte nécessitent différents outils conceptuels, les scientifiques peuvent éviter de rester bloqués dans des débats théoriques et se concentrer sur le travail réel de découverte de la manière dont la vie fonctionne. L'article ne prétend pas avoir résolu tous les mystères du fonctionnement des mécanismes, mais il ouvre la voie à une façon de penser plus pratique et flexible, permettant aux chercheurs de choisir la méthode appropriée pour la question spécifique qu'ils posent à ce moment précis.